Kuhni-nn.ru

Кухни НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Химические источники тока

История создания

Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа Вольтовым столбом. Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал Вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. В 1836 году английский химик Джон Дэниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниэля».

В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах.

В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца(IV) MnO2 с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств.

В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia».

Осветительные приборы на аккумуляторе

зарядка аккумулятора автомобиля

Благодаря развитию технологии многие электрические и электронные устройства совершенно преобразились и стали доступными в быту.

Технически сложные приборы могут работать сейчас от микроскопического чипа, аккумуляторные батареи стали компактнее и подешевели.

Экономные в использовании диоды LED стали настолько мощными, что их можно применять в качестве основного осветительного прибора.

Появились настолько компактные устройства автономного освещения, что их можно легко перемещать с одного места на другое, или носить с собой.

Устроены такие приборы элементарно просто. В штатном режиме, при наличии напряжения в сети, происходит зарядка батареи аккумулятора.

Читайте так же:
Как правильно подключить проходной выключатель света

зарядка аккумулятора автомобиля резервный

В аварийной ситуации, при отключении электричества, на резервные светильники подается напряжение от аккумулятора и они поддерживают освещение в аварийном режиме.

Ранее, собрать схему резервного освещения было достаточно сложно. Лампы накаливания для этой цели не подходили, а для запуска люминесцентных трубок требовались высоковольтные стартеры.

Но как только появились достаточно мощные светодиоды, ситуация упростилась.

Предлагаем вашему вниманию элементарную схему автономного освещения жилого помещения:

Резервное для дома от автомобильного аккумулятора своими руками

Напряжение 12 вольт можно получить от соответствующего сетевого преобразователя. Ток заряда ограничивается резистором R1. Ток разряда контролируется диодами VD1, VD2. При наличии 12 вольт, транзистор плюсовым потенциалом запирает силовой ключ.

Ключ может быть принудительно открыт тумблером S1. Резистор R2 снимает с базы положительное смещение, открывает транзистор и подключает источник света к аккумулятору.

Выбор элементов в приведенной схеме не принципиален и эту схему можно перемонтировать на источник с другим значением напряжения.

Резервное освещение для дома от автомобильного аккумулятора своими руками

Стабилизатор LM 317 поддерживает постоянное напряжение, транзистор Т1, установленный в цепи обратной связи, управляет силой заряда аккумулятора и контролирует стабилизатор, уменьшая или увеличивая напряжение. Цепь включения автономного освещения собрана на ключе Т2.

Светодиоды не включаются если на базе есть положительное напряжение.

Обе эти схемы контролируют напряжение на входе. В случае, если питание в электросети прекратится в дневное время, автономные источники освещения включатся и будут работать до возобновления питания в сети, или до полного разряда аккумулятора.

Резервное освещение для дома от автомобильного аккумулятора своими руками

На транзисторе Т1 собрана цепь контроля с фоторезистором LDR1. Такая схема, с использованием фотореле, не даст включиться автономному освещению при перебое в сети основного питания в светлое время.

В качестве источника питания аварийного освещения можно применить защитные аккумуляторные батареи для корректного завершения работы компьютеров при аварийном отключении электричества – UPS.

В таком варианте схемы аварийного освещения можно использовать обычные лампочки накаливания или люминесцентные трубки на 220 V.

Способы понизить напряжение резервное аккумулятор

Используется преобразователь 12/220 V, вместо которого можно вставить 12-вольтовые светодиодные модули, устройство подзарядки, диод и реле.

Читайте так же:
Беспроводные выключатели света для стеклянных офисных перегородок

В штатном режиме, при наличии напряжения в сети, оно подается также и на устройство подзарядки, реле находится во втянутом состоянии и светодиоды отключены от аккумулятора.

При отключении питания напряжение не подается на устройство подзарядки, срабатывает реле и, замыкая между собой другие контакты, включает светодиоды.

СВЕТИЛЬНИКИ НА АККУМУЛЯТОРАХ

Применение аккумуляторов в качестве источников питания автономных светильников, позволяет снизить затраты на эксплуатацию в сравнении с вариантом питания от батареек.

Аккумулятор, являясь, как и батарейка, химическим источником тока, в отличие от последней, обладает способностью многократно восполнять потерянный заряд.

Аккумулятор является несколько более сложным устройством, чем источник тока, не предполагающий зарядку. Миниатюризация аккумуляторов, позволившая производить их выпуск в габаритах обыкновенной батарейки, произошла сравнительно недавно.

В результате, сегодня практически любой типоразмер выпускаемых батареек имеет аккумуляторный аналог. Таким образом, любой светильник, изначально предназначенный для работы с источниками тока, не предназначенными для зарядки, легко оснащается аккумуляторами, имеющими те же габаритные размеры.

Стоимость аккумулятора может превосходить в разы стоимость незаряжаемого источника того же размера. Экономический эффект применения аккумулятора заключается в том, что он способен многократно проходить цикл заряда – разряда. Правда, следует заметить, что разряд аккумулятора, по сравнению с батарейкой таких же габаритов, происходит несколько быстрее, а со временем его ёмкость заметно падает.

  • со снятием аккумуляторов и использованием подходящего устройства для заряда;
  • без снятия при наличии в светильнике гнезда для подключения сетевого зарядного приспособления;
  • без снятия при наличии в светильнике встроенного зарядного устройства и гнезда для подключения сети 220 вольт.

Существует интересный пример использования аккумуляторного источника света. Устройство изготовлено в виде светодиодной лампы, работающей от сети 220 вольт. Но внутри, кроме светодиодов находится батарея, работающая в режиме буферной подзарядки. При аварийном отключении электроэнергии, устройство посредством дистанционного пульта переводится в режим питания светодиодов от батареи, ёмкости которой хватает на несколько часов автономной работы.

Читайте так же:
Антенная розетка как подключить кабель

Предложения на рынке

Наиболее известные бренды, представленные на российском рынке:

  1. ASD. Компания является крупным производителем светодиодных светильников и имеет несколько филиалов в России. Цены на изделия достаточно доступны благодаря прямым поставкам.
  2. «Световые технологии». Продукция этого российского производителя давно известна потребителям. Компания специализируется на светильниках для аварийного освещения.
  3. «Feron». Компания из Москвы производит множество разновидностей фонарей и светодиодных указателей.
  4. «ЭЛО». Питерская фирма сосредоточена на выпуске зарядных устройств, источников питания, адаптеров и светильников. ЭЛО производит в частности налобные фонари.
  5. «Космос». Российская компания производит осветительное оборудование в течение двух десятилетий. Ее продукция широко представлена в торговых сетях.
  6. «LED-эффект». Фирма специализируется на производстве лед-светильников для промышленных целей.
  7. «Armytek». Компания из Канады выпускает популярные специализированные модели для рыбаков, охотников и любителей подводного плавания.

Ниже представлена таблица, в которой указано соотношение между стоимостью светодиодной техники и ее функционалом.

ВозможностиНижний предел стоимости (руб.)
Карманный фонарь производства Германии800
«Умная» лампа, автоматически включающаяся при отключении электричества2000
Профессиональный влагостойкий фонарь с аккумулятором (Канада)7000
Садовый фонарик400
Ночной светильник с возможностью настройки цветов2000
Устройство аварийного освещения600
Световой указатель500
Настольная лампа1800

Туристические светильники оснащаются 3-ваттными светодиодами. Такие устройства компактны и позволяют получить концентрированное освещение.

Для профессионального применения предлагаются два типа исполнения — ручной и налобный. Такая техника с одной стороны отличается небольшими размерами, а с другой — повышенной мощностью освещения. Профессиональные светодиодные лампы считаются самыми дорогими. Цены на такое оборудование могут достигать десятков тысяч рублей.

Аккумулятор для частного дома: схемы подключения

Схема подключения АКБ

Литий ионный аккумулятор

Схема подключения АКБ

Резервное электроснабжения для загородного дома с использованием аккумулятора может монтироваться по двум основным схемам:

  1. Последовательное соединение АКБ. При этом напряжение будет увеличиваться кратно, например, при использовании батареи номиналом 12В два последовательно соединенных изделия образуют сеть, равную 24В, чем больше аккумуляторов, тем выше этот показатель;
  2. Параллельная схема. В данном случае кратно увеличивается не напряжение, а сила тока, при этом мощность остается равной 12 Вольт, не зависимо от количества приборов.
Читайте так же:
Клавишный выключатель одноклавишный с подсветкой

Схему подключения необходимо применять в зависимости от расчета потребляемой энергии на бытовые приборы и в соответствии с нужным напряжением.

Конструкция аварийного светильника

Светильники аварийного освещения оснащены аккумуляторными литиевыми или кислотными батареями, драйверами питания светодиодов.

Заряд аккумулятора осуществляется подключением к сети, светодиоды при этом не светят. Первый заряд аккумулятора требует до 48 часов. По правилам техники безопасности заряда должно хватить на час.

Аварийное освещение с аккумулятором обеспечивает автономную работу источника питания на протяжении времени эксплуатации прибора. Новый светильник нужно один раз полностью разрядить. Рекомендуется делать также раз в год в качестве проверки функциональности.

Профилактическую проверку выполняют следующим образом: светильник аварийный отключают от сети, должен включиться аварийный режим. Лампа работает до полного разряжения аккумулятора.

Современные экспериментальные аккумуляторы

Хотя литиевые аккумуляторы и совершили огромный скачек в развитии за короткий период времени, характеристик, которые они предлагают все еще недостаточно. Поэтому, помимо развития существующих технологий, ученые активно исследуют новые типы аккумуляторов, экспериментируя с различными материалами. Основной целью этих исследований является кардинальный прорыв по таки параметрам, как удельная энергоемкость и дешевизна производства. Далее мы рассмотрим наиболее перспективные технологии, заслуживающие внимания.

Литий-воздушные аккумуляторы (Li-air)

Литий-воздушные батареи заимствуют идею от цинково-воздушных и топливных элементов в том, что они «дышат» воздухом. В батарее используется каталитический воздушный катод, который снабжается кислородом, а также литиевый анод и электролит. Ученые ожидают, что потенциал накопления энергии будет в 5-10 раз больше, чем у литий-ионных, но говорят, что до того, как технология станет коммерциализированной, потребуется один-два десятилетия. В зависимости от используемых материалов, Li-ion-air будет создавать напряжение в диапазоне от 1,7 до 3,2 В / элемент. IBM, Excellatron, Liox Power, Lithion-Yardney, Poly Plus, Rayovac и другие крупные компании разрабатывают эту технологию. Теоретическая удельная энергия лития-воздуха составляет 13 кВтч / кг; Алюминий-воздух обладает аналогичными качествами с теоретической удельной энергией 8 кВт / ч.

Читайте так же:
Можно ли удлинить телевизионный кабель проводом

Литий-серные аккумуляторы (Li-S)

Благодаря низкому атомному весу лития и умеренному весу серы, литий-серные батареи обладают очень высокой удельной энергией — 550 Вт / ч, примерно в три раза больше, чем у литий-ионных, и удельным потенциалом — 2500 Вт / ч. , Во время разряда литий растворяется с поверхности анода и восстанавливается при зарядке путем нанесения покрытия на анод. Li-S имеет хорошие характеристики разряда при низких температурах и может заряжаться при температуре –60 ° C. Проблемы заключаются в ограниченном сроке службы, составляющем всего 40-50 зарядов / разрядов и нестабильности при высокой температуре. Li-S имеет напряжение ячейки 2,10 В и является экологически чистым. Сера как основной компонент доступна в изобилии.

Кремний-углеродные нанокомпозитные аноды для Li-ion

В отличие от углерода в качестве типичного материала анода в обычном литий-ионном элементе, исследователи разработали кремний-углеродный нанокомпозит. Это способствует доступу ионов лития для достижения стабильной производительности и увеличения емкости в пять раз по сравнению с обычным литий-ионным аккумулятором. Говорят, что производство простое и недорогое, а аккумулятор безопасен; однако срок службы ограничен из-за структурных проблем при введении и извлечении литий-иона в большом объеме.

Если подводить итоги, за последнее десятилетие не появилось не одной действительно прорывной технологии в сфере химических источников тока. Конечно, LiFePO4 и LTO совершили большой скачек, и по некоторым параметрам ушли далеко вперед от обычных Li-ion батарей, но все это не то что обещают громкие заголовки в СМИ, утверждающие что в скором времени та или иная технология позволит добиться многократного увеличения энергоемкости, в сравнении с существующими продуктами. На сегодняшний день Li-ion, LiFePO4 и LTO являются самыми прогрессивными типами аккумуляторов, и судя по всему в ближайшее время конкурентов у них не предвидится.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector